13.2. Управление движением космического летательного аппарата Активные, пассивные и комбинированные системы управления

Для управления движением КЛА его системы управления должны вырабатывать управляющие силы и моменты. По способу получения управляющих сил и моментов системы управления делятся на активные, пассивные и комбинированные (см. рис. 13.1).

Рис. 13.1. Системы управления движением КЛА

Активная система управления используется при ориентации, стабилизации и т.д. на всех участках полета, в том числе и орбитальном. В активных системах для создания управляющих моментов приходится затрачивать энергию их бортовых источников и расходовать бортовые запасы рабочего тела. Для функционирования активной системы управления необязательно наличие внешней среды.

В пассивных системах ориентация осуществляется путем приложения моментов, возникающих при взаимодействии летательного аппарата с внешней средой (магнитным полем, гравитационным полем и т.д.), без каких-либо затрат бортовой энергии и расхода бортовых запасов рабочего тела. Существуют гравитационные системы ориентации, а также системы, в которых используется давление солнечного света, аэродинамические силы, возникающие при полете в верхних слоях атмосферы, силы взаимодействия магнитных масс аппарата с внешним магнитным полем. Главным достоинством пассивных систем является фактически неограниченный срок службы. Однако все они имеют малую устойчивость по отношению к возмущающим моментам, поскольку силовые эффекты, создаваемые с помощью таких систем незначительны.

В комбинированных системах содержатся элементы активных и пассивных систем.

13.3. Функциональная схема системы управления движением кла

В активной системе управления информацию о положении КЛА относительно осей ориентации и о характере его углового движения система получает от чувствительных элементов (датчиков), представляющих собой, например, электронно-оптические приборы, в которых в качестве опорных ориентиров используются небесные светила: Солнце, Земля, Луна, звезды.

Под действием излучения этих небесных тел датчики вырабатывают электрические сигналы, величина которых изменяется при отклонении оси датчика от направления на опорный ориентир. Сигналы с датчиков поступают на логически-преобразующий блок.

Этот блок выполняет две задачи: во-первых, усиление, сопоставление и преобразование сигналов датчиков в сигналы для включения и выключения исполнительных устройств и, во-вторых, проведение логических операций, необходимых для правильного функционирования системы ориентации.

Например, при поступлении сигнала об отклонении летательного аппарата по крену включение исполнительного элемента, управляющего движением крена, происходит не сразу, а поступивший сигнал отклонения по крену сопоставляется с сигналом, идущего от соответствующего датчика угловой скорости. Если окажется, что угловая скорость направлена в сторону увеличения угла крена, то включается соответствующий исполнительный элемент, если же в сторону уменьшения угла крена, то аппарат и без включения исполнительного элемента вернется к нужному положению.

Рис. 13.2. Функциональная схема системы управления космическим летательным аппаратом

1 – объект управления (космический аппарат); 2 – измерительные устройства (чувствительные элементы); 3 – усилительно-преобразующее устройство; 4 – управляющие исполнительные устройства

В качестве исполнительного органа системы управления в настоящее время наиболее часто применяют жидкостной ракетный двигатель малой тяги. Конечно, и ракетный двигатель не лишен недостатков, главным из которых являются: потребность в рабочем теле, запасы которого в полете невосполнимы, и расходование бортовой электрической энергии.